FR2895424A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETECTION OF DEFECTIVE TRAVERS - Google Patents
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Abstract
Procédé de détection de traverses défectueuses, du type comportant deux blochets de béton reliées par une entretoise métallique, caractérisé en ce que l'on met en évidence une discontinuité de structure des entretoises des traverses par une mesure de la réponse de la traverse à une excitation impulsionnelle.Method for detecting defective crosspieces, of the type comprising two concrete blocks connected by a metal spacer, characterized in that a structural discontinuity of the struts of the crosspieces is demonstrated by measuring the response of the cross member to an excitation pulse.
Description
L'invention est relative à un procédé de détection de traverses de cheminThe invention relates to a method for detecting cross ties
de fer endommagées et à un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. L'invention concerne plus spécialement les traverses de chemin de fer communément appelées bi-bloc parce qu'elles sont constituées de deux blochets en béton reliés par une entretoise métallique. Elles sont remplacées périodiquement à l'aide d'un train mécanisé dit de substitution permettant le remplacement en continu des traverses usagées par des traverses neuves, et l'évacuation des traverses usagées ainsi que l'alimentation des traverses neuves au cours de l'avancement du train de substitution. Ce mode de substitution permet de renouveler annuellement plusieurs centaines de kilomètres de voies, de manière mécanisée, fiable et sécurisée. Cependant, l'avancement du train de substitution peut être gravement affecté, voire même rendu impossible, par la rencontre de tronçons de voie dans lesquels les entretoises métalliques des traverses sont brisées ou tellement dégradées qu'elles se brisent lors de leur enlèvement par le train de substitution. Pour remédier à cette situation, les demandeurs ont déjà proposé un procédé de consolidation en voie de traverses usagées qui fait l'objet de leur demande de brevet français n 04-06 229 du 9 juin 2004. damaged iron and a device for carrying out such a method. The invention more particularly relates to railway sleepers commonly called bi-block because they consist of two concrete rattles connected by a metal spacer. They are replaced periodically by means of a mechanized so-called replacement train allowing the continuous replacement of the used sleepers with new sleepers, and the evacuation of the used sleepers as well as the feeding of the new sleepers during the advancement. the substitution train. This method of replacement makes it possible to renew several hundred kilometers of track annually, mechanically, reliably and securely. However, the progress of the substitute train can be seriously affected, or even made impossible, by the meeting of sections of track in which the metal spacers of the sleepers are broken or so degraded that they break during their removal by the train. of substitution. To remedy this situation, the applicants have already proposed a method of consolidation in the form of used sleepers which is the subject of their French patent application No. 04-06 229 of 9 June 2004.
Ce procédé de consolidation impose un repérage préalable afin d'identifier toutes les traverses à consolider sur une tranche de travaux donnée, avant la mise en oeuvre du train de substitution. A ce jour, ce repérage s'effectue empiriquement, par simple examen visuel réalisé par des personnels chargés de l'inspection de la tranche de travaux concernée. This consolidation method requires a prior identification to identify all the ties to consolidate on a given slice of work, before the implementation of the substitution train. To date, this identification is done empirically, by simple visual inspection performed by personnel responsible for the inspection of the slice of work concerned.
Un tel examen visuel, qui ne peut être effectué qu'après le dégarnissage de la voie, est source d'aléas qui provoquent l'oubli ou le non repérage de traverses à consolider, et, par voie de conséquence, l'arrêt intempestif du train de substitution. En outre, dans le cas où le train de substitution intervient en remplacement de traverses seules sans dégarnissage préalable de la tranche de travaux, il est impossible de procéder à ce repérage visuel des traverses défaillantes. Such a visual inspection, which can only be carried out after straightening the track, is a source of hazards which causes forgetfulness or non-identification of sleepers to be consolidated, and, consequently, the inadvertent stopping of the track. substitution train. In addition, in the case where the substitute train is replacing single sleepers without stripping prior to the slice of work, it is impossible to proceed to this visual identification of failing sleepers.
Le but de la présente invention est de procurer un procédé objectif de repérage en voie des traverses dont l'entretoise est cassée ou dégradée au point d'être susceptible de se rompre lors de la substitution, et ce indépendamment de toute opération de dégarnissage préalable, de telle sorte que lesdites traverses puissent toutes être consolidées avant de la mise en oeuvre du train de substitution, sur une tranche de travaux de renouvellement. Un autre but de l'invention est de fournir des moyens pour assurer une mise en oeuvre mécanisée de ce procédé de détection. Selon l'invention, on met en évidence une discontinuité de structure des entretoises par une mesure de la réponse de la traverse à une excitation impulsionnelle. Par discontinuité de structure au sens de la présente invention, on entend soit la casse de l'entretoise, soit son affaiblissement sous l'effet de fissures provoquées par la corrosion et/ou la fatigue du métal. The object of the present invention is to provide an objective method of locating in the way of sleepers whose spacer is broken or degraded to the point of being liable to break during the substitution, and this independently of any prior stripping operation, so that said sleepers can all be consolidated before the implementation of the substitution train, on a slice of renewal work. Another object of the invention is to provide means to ensure a mechanized implementation of this detection method. According to the invention, a structural discontinuity of the spacers is demonstrated by measuring the response of the cross member to an impulse excitation. By structure discontinuity in the sense of the present invention, is meant either the breakage of the spacer or its weakening under the effect of cracks caused by corrosion and / or fatigue of the metal.
L'excitation impulsionnelle, dont la mesure de réponse sert d'indicateur de discontinuité, peut être générée par tout moyen apte à appliquer sur un blochet de traverse bi-bloc un phénomène vibratoire dont on mesure la force, par exemple une frappe, une génération d'ultrasons, ou autres. Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé selon l'invention consiste à générer sur l'un des blochets d'une traverse bi-bloc une excitation impulsionnelle dont on mesure et enregistre la force, à mesurer l'excitation impulsionnelle reçue sur le blochet opposé de ladite traverse et à l'enregistrer, puis à comparer l'écart observé entre ces deux mesures avec une valeur, ou avec une fourchette de valeurs de consigne prédéterminées. Impulse excitation, whose response measurement serves as a discontinuity indicator, can be generated by any means capable of applying a vibratory phenomenon whose force is measured on a cross-beam cross-beam, for example a striking, a generation. ultrasound, or others. According to an advantageous embodiment, the method according to the invention consists in generating on one of the blochets of a bi-block cross member an impulse excitation of which the force is measured and recorded, to measure the impulse excitation received on the blochet. opposite to said record and to record, and then to compare the observed distance between these two measurements with a value, or with a range of predetermined set values.
Le procédé selon l'invention est encore remarquable en ce que : -l'excitation impulsionnelle est générée sur une quelconque partie de l'ensemble constitué par la traverse et les rails qui y sont fixés ; -l'excitation impulsionnelle est générée sur le rail au droit de sa fixation sur la traverse concernée ; - la force de l'excitation est mesurée sur l'outil impulsionnel pour servir de référence de seuil, la force de l'excitation est ensuite mesurée sur le blochet qui reçoit l'excitation le premier (blochet émetteur) pour déterminer une valeur d'émission, puis sur le blochet qui reçoit l'excitation le second (blochet récepteur) pour déterminer une valeur de réception, et la comparaison de la valeur d'émission avec la valeur de réception produit un écart qui est comparé avec une valeur témoin, représentative de l'écart mesuré sur une entretoise qui ne présente aucun signe de dégradation au prorata du seuil de référence impulsionnel ; - lorsque l'écart dépasse la valeur de consigne, il est émis un signal sonore et/ou visuel ; - lorsque l'écart dépasse la valeur de consigne, il est appliqué un marquage sur la traverse concernée. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour appliquer en un point d'une traverse ou sur l'un des rails qui y sont fixés, une excitation impulsionnelle, des moyens pour enregistrer la mesure de cette excitation ainsi que l'excitation transmise sur les deux blochets de la traverse, des moyens pour enregistrer ces mesures et calculer leur écart, et des moyens pour comparer ledit écart avec un écart de consigne prédéfini. The method according to the invention is also remarkable in that: the impulse excitation is generated on any part of the assembly constituted by the crossbar and the rails which are fixed thereto; the impulse excitation is generated on the rail at the right of its fixing on the cross-piece concerned; the force of the excitation is measured on the impulse tool to serve as a threshold reference, the excitation force is then measured on the blocket which receives the excitation the first (transmitter blochet) to determine a value of transmission, then on the blocket which receives the excitation the second (receiver blochet) to determine a reception value, and the comparison of the emission value with the reception value produces a difference which is compared with a control value, representative the difference measured on a spacer that shows no sign of degradation in proportion to the impulse reference threshold; - when the deviation exceeds the setpoint, an audible and / or visual signal is emitted; - when the deviation exceeds the setpoint, a marking is applied to the crosshead concerned. The invention also relates to a device for implementing the above method characterized in that it comprises means for applying at a point of a crossbar or on one of the rails which are fixed, an impulse excitation means for recording the measurement of this excitation as well as the excitation transmitted on the two crosshead torches, means for recording these measurements and calculating their deviation, and means for comparing said difference with a predefined target deviation.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention comporte en outre des moyens pour générer un signal visuel et/ou auditif lorsque le résultat de la comparaison dépasse la valeur dudit écart de consigne. Le dispositif selon l'invention peut de plus être muni de moyens pour générer un marquage de la traverse lorsque le résultat de la comparaison dépasse la valeur de l'écart de consigne. Selon un mode de réalisation avantageux, ces moyens sont embarqués sur un lorry de type connu et utilisé pour déplacer du matériel sur une voie de chantier ferroviaire. Les lorries de ce type connu peuvent être équipés de freins automatiques ou de freins de parc, et d'un garde-corps. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, des dispositifs spécifiques y sont intégrés, notamment en vue d'éviter toute cause de perturbation des mesures. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : La Figure 1 représente schématiquement une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention. La Figure 2 représente schématiquement une vue en élévation transversale du dispositif représenté sur la Figure 1, et La Figure 3 représente schématiquement une traverse bi-bloc dégradée, vue 10 en élévation transversale avec les rails qu'elle porte, ainsi que les organes émetteurs et récepteurs du dispositif de détection selon l'invention. Une traverse bi-bloc 1 (Figure 3) se compose de deux blochets 2a, 2b en béton reliés par une entretoise métallique 3, en général un fer en T. La table de chaque blochet reçoit un rail 5a, 5b qui y est fixé par des attaches (non représentées). 15 On voit sur la figure 3 que l'entretoise 3 de la traverse 1 présente une fissure 4 provoquant une amorce de rupture. En voie, les traverses sont immergées dans le ballast 6 (Figure 2), l'entretoise n'est alors pas visible de sorte que la constatation visuelle de ce défaut de la traverse est impossible. 20 Sur les Figures 1 et 2 est représenté un lorry ferroviaire classique 7 avec ses roues 8, sa plate-forme 9 et son garde-corps 10. Ce lorry est poussé le long de la voie en chantier avec les équipements qu'il porte. Pour le rendre apte à être utilisé aux fins de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le lorry 7 est équipé de roues caoutchoutées, dont le sommier est isolé du châssis au moyen de blocs 25 antivibratoires métal-caoutchouc afin d'éviter que la structure du lorry puisse intervenir dans la transmission des vibrations et perturber ou fausser les mesures. Le lorry 7 embarque sur sa plate-forme 9 un générateur d'excitation impulsionnelle 12, une unité d'enregistrement et de calcul 14, deux accéléromètres 13a, 13b connectés à l'unité d'enregistrement et de calcul 14, et qui sont posés par l'opérateur sur les 30 blochets de chaque traverse au moment de l'enregistrement. Enfin le châssis du lorry 7 porte un dispositif de marquage 15, par exemple une bombe aérosol de peinture. Advantageously, the device according to the invention further comprises means for generating a visual and / or auditory signal when the result of the comparison exceeds the value of said setpoint deviation. The device according to the invention may furthermore be provided with means for generating a marking of the crosspiece when the result of the comparison exceeds the value of the setpoint deviation. According to an advantageous embodiment, these means are embedded on a lorry of known type and used to move equipment on a railroad track. The lorries of this known type can be equipped with automatic brakes or park brakes, and a guardrail. For the implementation of the method according to the invention, specific devices are integrated therein, in particular with a view to avoiding any cause of disturbance of the measurements. The invention will be better understood from the following description given by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 schematically shows a perspective view of a device according to the invention. 2 schematically represents a cross-sectional elevational view of the device shown in FIG. 1, and FIG. 3 diagrammatically shows a degraded bi-block cross-member, seen in transverse elevation with the rails it carries, as well as the transmitting and receivers of the detection device according to the invention. A bi-block cross-piece 1 (FIG. 3) consists of two concrete blocks 2a, 2b connected by a metal spacer 3, generally a T-shaped iron. The table of each blochet receives a rail 5a, 5b which is fixed thereto by fasteners (not shown). It can be seen in FIG. 3 that the spacer 3 of the cross-member 1 has a crack 4 causing a breaking initiation. In track, the sleepers are immersed in the ballast 6 (Figure 2), the spacer is not visible so that the visual recognition of this defect of the cross is impossible. FIGS. 1 and 2 show a conventional rail lorry 7 with its wheels 8, its platform 9 and its railing 10. This lorry is pushed along the track in the field with the equipment it carries. To make it suitable for use in carrying out the process according to the invention, the lorry 7 is equipped with rubberized wheels, the bed base of which is isolated from the frame by means of metal-rubber antivibration blocks to avoid that the structure of lorry can intervene in the transmission of the vibrations and disturb or distort the measurements. The lorry 7 embeds on its platform 9 a pulsed excitation generator 12, a recording and calculation unit 14, two accelerometers 13a, 13b connected to the recording and computing unit 14, and which are placed by the operator on the 30 blocks of each cross at the time of recording. Finally, the frame of the lorry 7 carries a marking device 15, for example an aerosol can of paint.
Selon un mode de réalisation préféré, les accéléromètres 13a et 13b sont montés sur des vérins 11 à pression constante, par exemple des vérins à gaz, afin d'assurer que la pression d `appui des accéléromètres soit homogène et constante de part et d'autre de la traverse testée. Ces vérins 11 sont également montés sur le châssis du lorry à l'aide de dispositifs antivibratoires, dans le but d'éviter que la structure du lorry puisse intervenir dans la transmission des vibrations et perturber ou fausser les mesures. On voit sur la Figure 1 que la longueur du lorry 7, par rapport à son axe de déplacement le long de la voie, est telle qu'il recouvre sensiblement trois traverses successives. Avantageusement, le lorry 7 pourra être équipé de deux jeux de vérins 11 associés à deux jeux d'accéléromètres et disposés symétriquement de part et d'autre de la plate-forme 9. Ainsi, deux traverses pourront être testées à chaque déplacement du lorry. According to a preferred embodiment, the accelerometers 13a and 13b are mounted on jacks 11 at constant pressure, for example gas cylinders, in order to ensure that the pressure of support of the accelerometers is homogeneous and constant on both sides. other of the cross tested. These cylinders 11 are also mounted on the frame of the lorry using antivibration devices, in order to prevent the lorry structure can intervene in the transmission of vibrations and disrupt or distort the measurements. It can be seen in FIG. 1 that the length of the lorry 7, with respect to its axis of displacement along the track, is such that it substantially covers three successive crosspieces. Advantageously, the lorry 7 can be equipped with two sets of jacks 11 associated with two sets of accelerometers and arranged symmetrically on either side of the platform 9. Thus, two sleepers can be tested with each movement of the lorry.
Le châssis du lorry 7 porte également un générateur d'excitation impulsionnelle 12 tel qu'un marteau de choc ou une source à ultrasons, disposé à proximité d'un des vérins I l de manière à pouvoir être appliqué sur l'un des blochets 2b d'une traverse, ou, en variante sur le champignon du rail 5b au droit de sa fixation sur le blochet 2b, comme schématiquement représenté sur les dessins. A l'opposé du marteau de choc 12, le châssis du lorry 7 porte un dispositif de marquage 15. Le groupe d'enregistrement et de calcul 14 embarqué sur la plate-forme 9 du lorry 7 est conditionné dans un carter muni des dispositifs de commande et d'affichage idoines. Avantageusement il incorporera une source d'énergie électrique plutôt qu'un moteur thermique afin d'éviter la production de vibrations parasites. Lors de l'arrivée au point de mesure, l'opérateur immobilise le lorry 7, il met en appui à 1 `aide des vérins 11 un accéléromètre 13a, 13b sur chacun de blochets 2a, 2b de la traverse 1 testée. Au moyen du générateur 12, il est émis sur le blochet 2b ou sur le rail une excitation impulsionnelle, générant une force (par exemple des vibrations ou des ultrasons). The frame of the lorry 7 also carries a pulsed excitation generator 12 such as a shock hammer or an ultrasonic source, disposed near one of the jacks I 1 so as to be applied to one of the blobs 2b of a cross member, or alternatively on the head of the rail 5b to the right of its attachment to the rattle 2b, as schematically shown in the drawings. In contrast to the impact hammer 12, the frame of the lorry 7 carries a marking device 15. The recording and calculation unit 14 on the platform 9 of the lorry 7 is packaged in a housing equipped with command and display appropriate. Advantageously it will incorporate a source of electrical energy rather than a heat engine to avoid the production of parasitic vibrations. Upon arrival at the measuring point, the operator immobilizes the lorry 7, it abuts with the help of the cylinders 11 an accelerometer 13a, 13b on each of the rattles 2a, 2b of the crossbar 1 tested. By means of the generator 12, an impulse excitation, generating a force (for example vibrations or ultrasounds) is emitted on the bloket 2b or on the rail.
Dans le cas d'une frappe avec un marteau de choc 12, muni d'un capteur de force, tel que celui représenté schématiquement sur les figures, la frappe peut être effectuée verticalement ou horizontalement sur la table du blochet 2b, ou sur le champignon du rail 5b. Il est avantageux de réaliser la frappe sur le champignon du rail, plutôt que sur le blochet de la traverse, car cela évite les erreurs qui pourraient être provoquées par la présence de ballast sur le blochet. La force de la vibration enregistrée par l'accéléromètre 13b sur le blochet 2b, est comparée par le groupe d'enregistrement et de calcul 14 à celle enregistrée par l'accéléromètre 13a sur l'autre blochet 2a. L'écart résultant de ce premier calcul est lui-même comparé à une valeur de consigne prédéterminée, représentative soit à d'une valeur statistique d'écart pour une traverse dont l'entretoise est saine, soit d'une valeur statistique d'écart pour une traverse dont l'entretoise est défectueuse. De préférence au lieu d'une seule valeur statistique d'écart on effectuera la comparaison avec une fourchette de valeurs statistiques d'écart pré-enregistrée dans le groupe d'enregistrement et de calcul 14. Lorsque la valeur de l'écart atteint ou dépasse un seuil prédéfini, le groupe d'enregistrement et de calcul 14 produit un signal de commande qui actionne un dispositif de marquage 15 porté par le lorry 7, tel par exemple qu'une bombe aérosol de peinture fluorescente placée au dessus du blochet 2a. Le groupe d'enregistrement et de calcul 14 peut également être équipé de moyens pour émettre un signal sonore et/ou lumineux. Il comprendra avantageusement des moyens pour enregistrer les actions effectuées et produire un journal de celles-ci. Pour éviter les erreurs qui pourraient provenir d'une variation de la force de l'excitation impulsionnelle délivrée par le générateur 12, on intègre cette variable dans le calcul de l'écart qui est comparé à l'écart de consigne enregistré dans la mémoire du groupe d'enregistrement et de calcul. Dans ce cas, l'excitation est mesurée sur l'outil impulsionnel pour servir de référence de seuil, la réponse est mesurée sur le blochet qui reçoit l'excitation le premier (blochet émetteur) pour déterminer une valeur d'émission, la réponse est ensuite mesurée sur le blochet qui reçoit l'excitation le second (blochet récepteur) pour déterminer une valeur de réception, la comparaison de la valeur d'émission avec la valeur de réception produit un écart qui est comparé avec une valeur témoin, représentative de l'écart mesuré sur une entretoise qui ne présente aucun signe de dégradation au prorata du seuil de référence impulsionnel déterminé par la mesure effectuée sur l'outil impulsionnel. Toutes ses opérations peuvent être commandées automatiquement par le groupe d'enregistrement et de calcul. In the case of a striking with a hammer 12, equipped with a force sensor, such as that shown schematically in the figures, the striking can be performed vertically or horizontally on the table of the rattle 2b, or on the mushroom of the rail 5b. It is advantageous to strike the mushroom of the rail, rather than the crosshead, as this avoids the errors that might be caused by the presence of ballast on the rattle. The force of the vibration recorded by the accelerometer 13b on the rattle 2b, is compared by the recording and calculation group 14 to that recorded by the accelerometer 13a on the other blastet 2a. The difference resulting from this first calculation is itself compared to a predetermined setpoint, representative either of a statistical value of difference for a crosspiece whose spacer is sound, or of a statistical value of difference for a cross member whose spacer is defective. Preferably, instead of a single statistical value of deviation, comparison will be made with a range of statistical values of pre-recorded deviation in the recording and calculation group 14. When the value of the difference reaches or exceeds a predefined threshold, the recording and calculation group 14 produces a control signal which actuates a marking device 15 carried by the lorry 7, such as for example a spray can of fluorescent paint placed above the blastet 2a. The recording and calculation group 14 may also be equipped with means for emitting a sound and / or light signal. It will advantageously include means for recording the actions performed and produce a log thereof. To avoid errors that could come from a variation of the force of the pulse excitation delivered by the generator 12, this variable is integrated in the calculation of the difference which is compared with the setpoint deviation recorded in the memory of the generator. recording and calculation group. In this case, the excitation is measured on the impulse tool to serve as a threshold reference, the response is measured on the blocket that receives the excitation the first (transmitter blochet) to determine a transmission value, the response is then measured on the blocket which receives the excitation the second (receiver blochet) to determine a reception value, the comparison of the emission value with the reception value produces a difference which is compared with a control value, representative of the the difference measured on a spacer which shows no sign of degradation in proportion to the pulse reference threshold determined by the measurement performed on the pulse tool. All its operations can be controlled automatically by the recording and calculation group.
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| FR2895424B1 (en) | 2008-02-15 |
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